JP2634419B2 - Charging circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスイッチングレギュレータのトランスの２次
巻線に誘起される電圧を直流電源の電圧に加算して電池
の充電を行う充電回路に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a charging circuit for charging a battery by adding a voltage induced in a secondary winding of a transformer of a switching regulator to a voltage of a DC power supply. is there.
［従来の技術］ 従来の直流電源を電源として電池を充電する充電回路
としては第14図に示すものがある。この充電回路では、
直流電源１をスイッチングレギュレータ２及びこのスイ
ッチングレギュレータ２出力を整流する出力ダイオード
D0を介して電池３に供給しており、スイッチングレギュ
レータ２のトランスＴの２次巻線L2を直流電源１に直列
に接続してある。なお、この充電回路のスイッチングレ
ギュレータ２は必ずしも昇圧型である必要はなく、降圧
型であっても良い。いま、直流電源１の電圧をVin、ス
イッチングレギュレータ２の出力電圧であるトランスＴ
の２次巻線L2に誘起される電圧をVsoとすると、電池３
に印加されるこの充電回路の出力電圧Voは、 Vo＝Vin＋Vso となる。また、この充電回路の充電電流をIoとすると、
スイッチングレギュレータ２の出力Woは、 Wo＝Vso・Io となる。ところで、第15図に示す昇圧型のスイッチング
レギュレータ２のトランスＴの２次巻線L2に誘起される
電圧で電池３を充電する一般の充電回路では、出力Wo
は、 Wo＝Vo・Io となり、大型で高出力のスイッチングレギュレータ２が
必要であった。これに対して、上記第14図の充電回路で
は直流電源１の電圧Vinにスイッチングレギュレータ２
の出力電圧Vsoを加算するだけであるので、スイッチン
グレギュレータ２の出力電圧を低くでき、充電回路が小
型・軽量・低コストとなる利点がある。[Prior Art] FIG. 14 shows a conventional charging circuit for charging a battery using a DC power supply as a power source. In this charging circuit,
DC power supply 1 for switching regulator 2 and output diode for rectifying the output of switching regulator 2
The power is supplied to the battery 3 via D 0, and the secondary winding L 2 of the transformer T of the switching regulator 2 is connected in series to the DC power supply 1. Note that the switching regulator 2 of this charging circuit does not necessarily need to be a boost type, but may be a step-down type. Now, the voltage of the DC power supply 1 is Vin, and the transformer T which is the output voltage of the switching regulator 2 is
When Vso the voltage induced in the secondary winding L 2 of the battery 3
Is applied to the output voltage Vo of the charging circuit, Vo = Vin + Vso. Also, if the charging current of this charging circuit is Io,
The output Wo of the switching regulator 2 is Wo = Vso · Io. Incidentally, in the charging circuit of a general charging the battery 3 by the voltage induced in the secondary winding L 2 of the transformer T of the switching regulator 2 step-up shown in FIG. 15, the output Wo
In this case, Wo = Vo · Io, and a large and high-output switching regulator 2 was required. On the other hand, in the charging circuit of FIG. 14, the switching regulator 2 is connected to the voltage Vin of the DC power supply 1.
, The output voltage of the switching regulator 2 can be reduced, and there is an advantage that the charging circuit is reduced in size, weight, and cost.
ところが、上述の充電回路で、もし過放電状態にある
電池３を充電する場合や、あるいは直流電源１の電圧Vi
nが変動する場合で、充電する電池３の電圧Voより直流
電源１の電圧Vinが高いとき、スイッチングレギュレー
タ２が動作しなくなる。つまり、充電する電池３の電圧
Voより直流電源１の電圧Vinが高いときには、その電圧
差により直流電源１より直接に２次巻線L2及び出力ダイ
オードD0を介して電流が流れ、第16図（ａ）に示す極性
の電圧が２次巻線L2に発生し、この電圧の極性は第16図
（ｂ）に示す通常のスイッチングレギュレータ２のスイ
ッチング動作により２次巻線L2に誘起される電圧（この
場合にはVo＞Vin）の極性とは逆になり、このため２次
巻線L2の電圧によりスイッチングレギュレータ２のトラ
ンスＴの１次巻線L1及び帰還巻線LBの電圧が打ち消さ
れ、スイッチングレギュレータQ0が動作しなくなり、ス
イッチングレギュレータ２が発振動作できなくなるため
である。この場合には、直流電源１の電圧Vinにスイッ
チングレギュレータ２の出力電圧Vsoが加算されないた
め、充電電流Ioは、直流電源１の電圧Vinと電池電圧Vo
との電位差Vin−Voを２次巻線L2の抵抗分と出力ダイオ
ードD0の順方向電圧によって定まる抵抗分とで除した値
となり、電位差Vin−Voが小さい場合充電電流Ioも小さ
くなる。電源電圧Vinを一定にした場合の充電電流Ioと
出力電圧Voとの関係は第17図に示すようになる。もし、
Vin＞Voの状態で充電が開始されると、充電により電池
電圧Voが上昇し、Vin−Voが小さい状態となり、充電電
流Ioが小さくなり、充電時間が長くなる。但し、この状
態でもVin−Vo≒０となれば、２次巻線L2の逆バイアス
がなくなり、スイッチングレギュレータ２が動作して大
電流で電池３の充電は可能となる。第18図にVin＞Vo状
態からの充電と、Vo＜Vin状態からの充電との差を示
す。上述のVin＞Voとなるケースは、内蔵された12Vの蓄
電池を有する電源装置を走行中の車のバッテリを電源と
して充電する場合で、内蔵された蓄電池が過放電してい
る時や、走行中の車のバッテリが上昇した時、または逆
に内蔵された12Vの蓄電池を電源としてバッテリのあが
った車のバッテリチャージを行った場合で、車のバッテ
リが過放電されている時などに発生し、どちらも短時間
で急速な充電が必要であるため、非常に大きな不具合と
なる。However, in the above-described charging circuit, if the overcharged battery 3 is charged, or if the voltage Vi of the DC power supply 1
When n fluctuates and the voltage Vin of the DC power supply 1 is higher than the voltage Vo of the battery 3 to be charged, the switching regulator 2 does not operate. That is, the voltage of the battery 3 to be charged
When from the DC power supply 1 voltage Vin is higher Vo, the current flows directly through the secondary winding L 2 and the output diode D 0 from the DC power supply 1 due to the voltage difference, the polarity shown in Figure No. 16 (a) voltage is generated in the secondary winding L 2, the polarity of this voltage is the voltage induced in the secondary winding L 2 by normal switching operation of the switching regulator 2 shown in Figure No. 16 (b) (in this case reversed the polarity of Vo> Vin), 1 winding L 1 and the voltage of the feedback winding L B of this for the secondary winding L 2 of the transformer T of the switching regulator 2 by the voltage is canceled, switching regulator This is because Q 0 does not operate and the switching regulator 2 cannot oscillate. In this case, since the output voltage Vso of the switching regulator 2 is not added to the voltage Vin of the DC power supply 1, the charging current Io is equal to the voltage Vin of the DC power supply 1 and the battery voltage Vo.
Becomes the potential difference divided by the the resistance of which is determined by the forward voltage of Vin-Vo the secondary winding L 2 of the resistance component and the output diode D 0 and, if the charging current Io potential difference Vin-Vo is less reduced. The relationship between the charging current Io and the output voltage Vo when the power supply voltage Vin is kept constant is as shown in FIG. if,
When charging is started in the state of Vin> Vo, the battery voltage Vo increases due to charging, Vin-Vo becomes small, the charging current Io becomes small, and the charging time becomes long. However, if also the Vin-Vo ≒ 0 in this state, there is no second reverse bias winding L 2, the charging of the battery 3 operates switching regulator 2 with a large current becomes possible. FIG. 18 shows the difference between charging from the Vin> Vo state and charging from the Vo <Vin state. The case where Vin> Vo described above is used to charge the battery of a car running on a power supply device having a built-in 12V storage battery as a power source, when the built-in storage battery is over-discharged, or when running. This occurs when the car battery is over-discharged, or when the car battery is over-discharged, such as when the built-in 12V storage battery is used as a power source to charge the battery of a car with a dead battery, Since both require rapid charging in a short time, this is a very serious problem.
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、直流電源の電圧が電池電圧より高
い場合でも、スイッチングレギュレータの発振を可能と
し、大電流で電池を急速充電することができる充電回路
を提供することにある。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to enable the switching regulator to oscillate even when the voltage of the DC power supply is higher than the battery voltage. It is another object of the present invention to provide a charging circuit capable of rapidly charging a battery with a large current.
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明では直流電源をス
イッチングレギュレータを介して電池に供給し、スイッ
チングレギュレータのトランスの２次巻線を直流電源に
直列に接続して、トランスの２次巻線に誘起される電圧
を直流電源の電圧に加算して電池の充電を行う充電回路
において、上記直流電源の電圧が電池電圧より高い場合
に電池のスイッチングレギュレータへの接続及び切離し
を継続的に行うスイッチング手段をスイッチングレギュ
レータ出力と電池との間に設けるようにしてある。[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, in the present invention, a DC power supply is supplied to a battery via a switching regulator, and a secondary winding of a transformer of the switching regulator is connected in series to the DC power supply. In a charging circuit for charging a battery by adding a voltage induced in a secondary winding of a transformer to a voltage of a DC power supply, when the voltage of the DC power supply is higher than the battery voltage, connecting the battery to a switching regulator. Further, a switching means for continuously disconnecting is provided between the output of the switching regulator and the battery.
また、関連発明においては、スイッチングレギュレー
タ出力を整流して電池に印加する出力ダイオード、及び
スイッチングレギュレータのトランスの２次巻線の抵抗
分の和よりも小さな抵抗値を有するダイオードを出力ダ
イオード及び２次巻線に並列に接続するようにしてあ
る。Further, in the related invention, an output diode for rectifying the output of the switching regulator and applying the rectified output to the battery and a diode having a resistance smaller than the sum of the resistances of the secondary windings of the transformer of the switching regulator are referred to as an output diode and a secondary. They are connected in parallel with the windings.
（作用） 本発明は、上述のように直流電源の電圧が電池電圧よ
り高い場合に電池のスイッチングレギュレータへの接続
及び切離しを継続的に行うスイッチング手段をスイッチ
ングレギュレータ出力と電池との間に設けることによ
り、スイッチ手段により一度電池をスイッチングレギュ
レータから切り離してスイッチングレギュレータを動作
させ、その出力に再び電池をつないで電池電圧を上昇さ
せて電池電圧を電源電圧に近付け、トランスの２次巻線
の逆バイアスをなくして、スイッチングレギュレータを
継続動作させるようにしてある。(Operation) According to the present invention, the switching means for continuously connecting and disconnecting the battery to and from the switching regulator when the voltage of the DC power supply is higher than the battery voltage as described above is provided between the switching regulator output and the battery. The battery is once disconnected from the switching regulator by the switch means, the switching regulator is operated, the battery is connected again to the output, the battery voltage is raised, the battery voltage is brought close to the power supply voltage, and the secondary bias of the transformer is reverse biased. And the switching regulator is operated continuously.
また、関連発明ではスイッチングレギュレータ出力を
整流して電池に印加する出力ダイオード、及びスイッチ
ングレギュレータのトランスの２次巻線の抵抗分の和よ
りも小さな抵抗値を有するダイオードを出力ダイオード
及び２次巻線に並列に接続することにより、電池電圧よ
りも電源電圧が高い場合には並列接続されたダイオード
を介して電池電圧と電源電圧との電位差による電流を流
して、２次巻線が逆バイアスされないようにし、スイッ
チングレギュレータを継続動作させるようにしてある。In a related invention, an output diode for rectifying the output of a switching regulator and applying the rectified output to a battery, and a diode having a resistance smaller than the sum of the resistance of the secondary winding of the transformer of the switching regulator include an output diode and a secondary winding. When the power supply voltage is higher than the battery voltage, a current due to the potential difference between the battery voltage and the power supply voltage flows through the diode connected in parallel so that the secondary winding is not reverse-biased. The switching regulator is operated continuously.
（実施例１） 第１図及び第２図に特定発明の一実施例を示す。本実
施例では、直流電源１が供給されると動作する発振IC4a
からなる発振回路４と、この発振回路４出力でオンオフ
するリレーRyとでスイッチ手段を構成し、上記リレーRy
の接点ｒを出力ダイオードD0と電池３との間に接続して
ある。(Embodiment 1) FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the specific invention. In the present embodiment, the oscillation IC 4a that operates when the DC power supply 1 is supplied.
And a relay Ry which is turned on / off by the output of the oscillation circuit 4.
Is connected between the output diode D 0 and the battery 3.
直流電源１が接続されると、発振回路４は発振を開始
し、リレーRyはその発振回路４出力によりオンオフを繰
り返す。ここで、直流電源１の電圧Vinが電池電圧Voよ
り高い場合、リレーRyのオン時にはリレーRyの接点ｒが
閉成して、スイッチングレギュレータ２は上述の従来例
にて説明した理由により動作しないが、リレーRyがオフ
の時にはリレーRyの接点ｒが開成して電池３が切り離さ
れるため、スイッチングレギュレータ２の出力がオープ
ンになり、スイッチングレギュレータ２が動作し、大き
な出力を発生する。そして、リレーRyが再びオンして接
点ｒが閉成したときには、上記出力による充電電流が電
池３に流れ、電池電圧Voはその大きな電流により急上昇
する。この充電により電池電圧Voが直流電源１の電圧Vi
nに近付くと、スイッチングレギュレータ２はリレーRy
のオン時でも動作するようになる。このようにしてスイ
ッチングレギュレータ２が動作すると、大電流による電
池３の充電が継続され、電池電圧Voは上昇を続け、再び
Vin＞Voとなることはなく、スイッチングレギュレータ
２の動作は継続し、従来例より短時間で充電が完了する
ことになる。なお、この場合、リレーRyのオン時間は長
く、オフ時間は短くするように発振回路４のデューティ
を設定する必要がある。つまり、リレーRyのオフ時間に
は電池３には充電電流が流れないので、リレーRyのオフ
時間を長くすると充電時間が長くなるためである。第２
図に従来例との充電特性の比較を示す。なお、図中の実
線が本実施例を示し、破線が従来例を示す。When the DC power supply 1 is connected, the oscillation circuit 4 starts oscillating, and the relay Ry repeatedly turns on and off according to the output of the oscillation circuit 4. Here, when the voltage Vin of the DC power supply 1 is higher than the battery voltage Vo, when the relay Ry is turned on, the contact r of the relay Ry is closed, and the switching regulator 2 does not operate for the reason described in the above conventional example. When the relay Ry is off, the contact r of the relay Ry is opened and the battery 3 is disconnected, so that the output of the switching regulator 2 is opened, the switching regulator 2 operates, and a large output is generated. Then, when the relay Ry is turned on again and the contact r is closed, the charging current based on the output flows to the battery 3, and the battery voltage Vo sharply increases due to the large current. By this charging, the battery voltage Vo becomes the voltage Vi of the DC power supply 1.
When approaching n, the switching regulator 2 becomes the relay Ry
It works even when is turned on. When the switching regulator 2 operates in this manner, the charging of the battery 3 with the large current is continued, the battery voltage Vo continues to rise, and again.
Vin> Vo does not hold, the operation of the switching regulator 2 continues, and charging is completed in a shorter time than in the conventional example. In this case, it is necessary to set the duty of the oscillation circuit 4 so that the ON time of the relay Ry is long and the OFF time is short. That is, since the charging current does not flow through the battery 3 during the off-time of the relay Ry, the charging time becomes longer when the off-time of the relay Ry is made longer. Second
The figure shows a comparison of the charging characteristics with the conventional example. The solid line in the figure indicates the present embodiment, and the broken line indicates the conventional example.
（実施例２） 第３図に特定発明の他の実施例を示す。本実施例では
スイッチ手段を発振回路４とトランジスタQ1とで構成
し、発振回路４出力でトランジスタQ1の導通を制御する
ようにしてある。上記トランジスタQ1は第１の実施例の
リレーRyと出力ダイオードD0との役目を為し、低コスト
化が図れる。Embodiment 2 FIG. 3 shows another embodiment of the specified invention. In the present embodiment constitute the switching means in the oscillation circuit 4 and the transistor Q 1, it is to control the conduction of transistor Q 1 in the oscillation circuit 4 outputs. The transistor Q 1 is without the role of the output diode D 0 and relay Ry of the first embodiment, cost reduction can be achieved.
（実施例３） 第４図及び第５図に特定発明のさらに他の実施例を示
す。上述の第１の実施例では充電中は常にリレーRyがオ
ンオフしているため、リレーRyのオフ期間が充電中に必
ずあり、このため平均充電電流を落とし、充電時間を長
くするという問題がある。また、スイッチングレギュレ
ータ２が発振動作を開始した後は、リレーRyをオンオフ
させる必要はない。また、Vin＞Voの時でも充電電流Io
が充分に大きい場合はリレーRyをオンオフさせる必要は
ない。つまり、Vin＞Voの時で充電電流Ioが充分に大き
い時に、リレーRyをオンオフさせて電池電圧Voを上昇さ
せても、電池電圧Voは電源電圧Vinに近付かないため、
スイッチングレギュレータ２は動作せず、逆に平均充電
電流を減らし、電池電圧Voの上昇を妨げてスイッチング
レギュレータ２が動作するまでの時間を延ばす、つまり
は充電完了までの時間を延ばす結果となる。そこで、本
実施例ではVin＞Voで、且つIo＜一定値の時以外はリレ
ーRyのオンオフを停止し、リレーRyを常にオン状態にす
るようにしてある。このため、電源電圧Vinと電池電圧V
oとを比較するコンパレータ５と、充電電流Ioを一定値
と比較するコンパレータ６とを設け、このコンパレータ
5,6出力で発振回路４の発振を止めて、発振IC4a出力を
常時ハイレベルにするようにしてある。更に詳しくは、
上記コンパレータ５は電池電圧Voが電源電圧Vinより高
くなったことを検出するもので、電池電圧Voが電源電圧
Vin以上になると出力がローレベルとなる。また、コン
パレータ６は電池３と直列に接続された抵抗R1にて充電
電流Ioを電圧に変換し、ツエナダイオードZDのツエナ電
圧を基準電圧として、充電電流I0が一定値より大きいこ
とを検出し、このように充電電流Ioが一定値より大きい
とき出力がローレベルとなる。なお、本実施例の発振回
路４の発振IC4aのアース端子と直流電源１のアースとの
間にはトランジスタQ2を接続してあり、このトランジス
タQ2を夫々のコンパレータ5,6出力で制御して発振IC4a
の発振を停止する。つまり、コンパレータ5,6のいずれ
かの出力がローレベルであると、トランジスタQ2がオフ
となるので、発振IC4aのアースが浮くために発振IC4aに
は電源が供給されず、発振が停止し、発振IC4a出力はハ
イレベルに保持され、従ってリレーRyはオン状態に保た
れ、接点ｒは常時オンとなる。第５図は本実施例と第１
の実施例との比較を示す図であり、本実施例の充電特性
を実線で、第１の実施例の充電特性を破線で示してあ
る。本実施例によればVin＞Voで、且つIo＜一定値の時
以外はリレーRyのオンオフを停止するので、第５図に示
すようにさらに充電時間を短くできる。(Embodiment 3) FIGS. 4 and 5 show still another embodiment of the specified invention. In the first embodiment, since the relay Ry is always turned on and off during charging, there is always an off-period of the relay Ry during charging, which causes a problem that the average charging current is reduced and the charging time is lengthened. . After the switching regulator 2 starts the oscillating operation, there is no need to turn on / off the relay Ry. Even when Vin> Vo, the charging current Io
If is large enough, there is no need to turn on / off the relay Ry. In other words, when the charging current Io is sufficiently large when Vin> Vo, the battery voltage Vo does not approach the power supply voltage Vin even if the battery voltage Vo is increased by turning on / off the relay Ry.
The switching regulator 2 does not operate. On the contrary, the average charging current is reduced, and the rise of the battery voltage Vo is prevented, so that the time until the switching regulator 2 operates is extended, that is, the time until the charging is completed is extended. Therefore, in the present embodiment, the relay Ry is stopped from being turned on and off at all times except when Vin> Vo and Io <a fixed value. Therefore, the power supply voltage Vin and the battery voltage V
o, and a comparator 6 for comparing the charging current Io with a constant value.
The oscillation of the oscillation circuit 4 is stopped at the output of 5, 6 and the output of the oscillation IC 4a is always set to the high level. More specifically,
The comparator 5 detects that the battery voltage Vo has become higher than the power supply voltage Vin.
When it is higher than Vin, the output becomes low level. The comparator 6 converts the charging current Io into a voltage by the resistor R 1 connected to the battery 3 in series, as a reference voltage a Zener voltage of the Zener diode ZD, detects that the charging current I0 is larger than a predetermined value As described above, when the charging current Io is larger than the fixed value, the output becomes low level. Between the ground terminal of the oscillation IC4a of the oscillation circuit 4 of this embodiment and the ground of the DC power source 1 be connected to one transistor Q 2, and controls the transistor Q 2 each comparator 5 and 6 at the output Oscillator IC4a
Stop oscillation. That is, when one of the outputs of the comparators 5 and 6 is at a low level, the transistor Q 2 is turned off, power is not supplied to the oscillation IC4a to ground oscillation IC4a floats, the oscillation is stopped, The output of the oscillation IC 4a is kept at a high level, so that the relay Ry is kept on and the contact r is always on. FIG. 5 shows this embodiment and the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a comparison with the embodiment of the present invention, wherein the charging characteristics of the present embodiment are indicated by solid lines, and the charging characteristics of the first embodiment are indicated by broken lines. According to the present embodiment, the on / off of the relay Ry is stopped except when Vin> Vo and Io <a constant value, so that the charging time can be further shortened as shown in FIG.
（実施例４） 第６図及び第７図に特定発明のさらに他の実施例を示
す。上述の第３の実施例ではリレーRyのオンオフでスイ
ッチングレギュレータ２の動作が継続できるか否かを、
充電電流Ioのレベルで判断していたが充電電流Ioを検知
する場合、一般的には抵抗RIのような抵抗の両端電圧に
変換して検知するため、どうしても損失が発生してしま
う。損失はIo2RIであるので、充電電流Ioのような大き
な電流が流れる場合、損失も当然に大きく、結果的に充
電電流Ioを下げ、スイッチングレギュレータ２の動作ま
での時間を延ばすことになり、充電完了までの時間が長
くなる。(Embodiment 4) FIGS. 6 and 7 show still another embodiment of the specified invention. In the third embodiment described above, it is determined whether or not the operation of the switching regulator 2 can be continued by turning on and off the relay Ry.
If it was determined at the level of the charging current Io for detecting a charging current Io, typically for detecting and converting the voltage across the resistor, such as resistor R I, inevitably loss occurs. Since the loss is Io 2 R I , when a large current such as the charging current Io flows, the loss is naturally large. As a result, the charging current Io is reduced, and the time until the operation of the switching regulator 2 is extended. Therefore, the time until the completion of charging is increased.
ところで、スイッチングレギュレータ２が動作しない
時の充電電流Ioは、従来の技術の項で説明したように、
電位差Vin−Voを出力ダイオードD0と２次巻線L2の抵抗
分で除したものである。出力ダイオードD0と２次巻線L2
の抵抗分は既知のものであるので、充電電流Ioは電位差
Vin−Voで代わりに検知できる。そこで、本実施例では
コンパレータ７で電源電圧VinからツエナダイオードZD2
のツエナ電圧を引いた値と電池電圧Voとを比較して充電
電流Ioを検出するようにしてある。つまり、ツエナダイ
オードZD2のツエナ電圧により充電電流Ioが一定値以上
であるかどうかを検出する。この場合、電池電圧Voと電
源電圧Vinとの差が小さくなって充電電流Ioが小さくな
ったということは、電源電圧VinからツエナダイオードZ
D2のツエナ電圧を引いた値より電池電圧Voが大きくなっ
たことを意味し、このときコンパレータ７の出力がハイ
レベルとなるようにしてある。従って、電池電圧Voが電
源電圧VinからツエナダイオードZD2のツエナ電圧を引い
た値より低いとき、このコンパレータ７出力にてリレー
Ryを発振回路４出力に接続して、リレーRyをオンオフさ
せるようにしてある。第７図は本実施例と第３の実施例
の実施例との充電特性の比較を示す図であり、抵抗RIの
損失がないだけ充電時間は短くなっている。By the way, the charging current Io when the switching regulator 2 does not operate is, as described in the section of the prior art,
Potential difference Vin-Vo output diode D 0 and is obtained by dividing the secondary winding resistance of L 2. Output diode D 0 and secondary winding L 2
Is known, the charging current Io is equal to the potential difference
Vin-Vo can be detected instead. Therefore, in the present embodiment, the zener diode ZD 2
The charging current Io is detected by comparing the value obtained by subtracting the Zener voltage with the battery voltage Vo. That is, the charging current Io by Zener voltage of the Zener diode ZD 2 detects whether at either a predetermined value or more. In this case, the fact that the difference between the battery voltage Vo and the power supply voltage Vin becomes smaller and the charging current Io becomes smaller means that the Zener diode Z
Means that the battery voltage Vo is greater than the value obtained by subtracting the Zener voltage of the D 2, the output of the time comparator 7 are set to be high level. Accordingly, when the lower value obtained by subtracting the Zener voltage of the Zener diode ZD 2 battery voltage Vo from the power source voltage Vin, the relay at the comparator 7 outputs
Ry is connected to the output of the oscillation circuit 4 to turn on and off the relay Ry. FIG. 7 is a diagram showing a comparison of the charging characteristics of the embodiment of the present embodiment and the third embodiment, only the charging time is not lost in the resistance R I is shorter.
（実施例５） 第８図乃至第10図に関連発明の一実施例を示す。上述
の特定発明においてはリレーRy等のスイッチ手段により
一度電池３をスイッチングレギュレータ２から切り離
し、スイッチングレギュレータ２を動作させ、その出力
に再び電池３をつないで電池電圧Voを上昇させてVo≒Vi
nとし、２次巻線L2の逆バイアスをなくし、スイッチン
グレギュレータ２を継続動作させるものであったが、Vi
n》Voの場合２次巻線L2の逆バイアスが大きく、Vo≒Vin
まで達しないので、スイッチングレギュレータ２は継続
動作しなかった。Embodiment 5 FIGS. 8 to 10 show an embodiment of the related invention. In the above-described specific invention, the battery 3 is once disconnected from the switching regulator 2 by the switching means such as the relay Ry, the switching regulator 2 is operated, and the battery 3 is connected again to the output thereof to increase the battery voltage Vo and VoVVi.
and n, eliminating the reverse bias of the secondary winding L 2, but were those to continue operating the switching regulator 2, Vi
n "reverse bias when the secondary winding L 2 of Vo is large, Vo ≒ Vin
Therefore, the switching regulator 2 did not continuously operate.
そこで、本実施例では２次巻線L2と出力ダイオードD0
とに並列にダイオードD1を接続してある。このダイオー
ドD1としては例えばショットキーダイオードを用いるこ
とにより、２次巻線L2と出力ダイオードD0の抵抗分より
小さい抵抗値にする。このため、Vin＞Voの時の電位差
による電流は、２次巻線L2と出力ダイオードD0を通ら
ず、ダイオードD1を通って流れ、２次巻線L2は逆バイア
スされなくなる。つまり、本実施例ではVin》Voであっ
ても２次巻線L2は殆ど逆バイアスされないため、スイッ
チングレギュレータ２は動作し、大きな充電電流Ioを電
池３に流すことができる。本実施例と特定発明との充電
特性の比較を第９図に示す。この第９図により明らかな
ように、本関連発明に係る実施例の場合、電池電圧Voが
電源電圧Vinより小さくなってもスイッチングレギュレ
ータ２により大きな充電電流Ioが得られることが分か
る。このスイッチングレギュレータ２の動作の限界は、
２次巻線L2及び出力ダイオードD0の抵抗分とダイオード
D1の抵抗分との差であり、ダイオードD1の品種を選んだ
り、２次巻線L2の巻線径を変えたりして、その差を調節
すればVinレベルに近付けたり、遠ざけたりできる。な
お、このような場合抵抗を出力ダイオードD0あるいはダ
イオードD1に直列に接続する方法も考えられるが、この
場合には損失になるので好ましくない。但し、スイッチ
ングレギュレータ２の動作の限界がVinレベルより遠い
と、その時の充電電流Ioが非常に大きくなり、回路素子
や直流電源配線や電池３に破壊や劣化を招く危険性があ
る。第10図は従来例と本実施例との比較を示す図であ
り、同じく過放電された電池３を充電した時の充電特性
である。第10図から明らかなように本実施例は初期から
スイッチングレギュレータ２が動作し、常に大電流で電
池３を充電していることが分かる。従って、本実施例の
方が当然に充電時間は短くなる。Therefore, in this embodiment the secondary winding L 2 output diode D 0
It is connected to the diode D 1 in parallel with and. By As the diode D 1 using, for example, Schottky diodes, and the resistance component is smaller than the resistance value of the secondary winding L 2 and the output diode D 0. Thus, the current due to the potential difference when Vin> Vo, 2 winding L 2 and without passing through the output diode D 0, flows through the diode D 1, 2 winding L 2 will not be reversed biased. That is, in the present embodiment for a secondary winding L 2 be no reverse biased almost a Vin "Vo, the switching regulator 2 is operating, it is possible to supply a large charging current Io to the battery 3. FIG. 9 shows a comparison of the charging characteristics between the present embodiment and the specific invention. As is apparent from FIG. 9, in the case of the embodiment according to the present invention, even if the battery voltage Vo becomes smaller than the power supply voltage Vin, a larger charging current Io can be obtained by the switching regulator 2. The limitation of the operation of the switching regulator 2 is as follows.
Secondary winding L 2 and the output diode D 0 of the resistance component and the diode
Is the difference between the resistance of the D 1, or select a variety of diode D 1, and changing the winding diameter of the secondary winding L 2, or close to Vin level by adjusting the difference, or away it can. Although conceivable method of connecting in series such case the resistance on the output diode D 0 or diode D 1, is not preferred since the loss in this case. However, if the limit of the operation of the switching regulator 2 is far from the Vin level, the charging current Io at that time becomes extremely large, and there is a risk that the circuit element, the DC power supply wiring, and the battery 3 may be damaged or deteriorated. FIG. 10 is a diagram showing a comparison between the conventional example and the present embodiment, and similarly shows the charging characteristics when the overdischarged battery 3 is charged. As is clear from FIG. 10, in this embodiment, the switching regulator 2 operates from the beginning, and the battery 3 is always charged with a large current. Therefore, the charging time is naturally shorter in this embodiment.
（実施例６） 第11図に関連発明の他の実施例を示す。上述の第５の
実施例では、スイッチングレギュレータ２が動作してい
るため、関連発明の第１の実施例にて説明したようにと
もすればVin》Voの時に大電流が流れ過ぎることがあ
る。そこで、電池３に直列に接続された抵抗RIにて充電
電流Ioを電圧変換し、この電圧をコンパレータ８でツエ
ナダイオードZD3のツエナ電圧を基準電圧と比較して、
充電電流Ioが限界電流以上に大きくなった場合、コンパ
レータ８出力でスイッチングレギュレータ２の動作を停
止するようにしてある。つまり、コンパレータ８出力を
ローレベルにしてスイッチングトランジスタQ0のベース
電流を引き込み、スイッチングレギュレータ２の動作を
停止させるようにしてある。Embodiment 6 FIG. 11 shows another embodiment of the related invention. In the above-described fifth embodiment, since the switching regulator 2 operates, as described in the first embodiment of the related invention, a large current may flow too much when Vin >> Vo. Therefore, the charging current Io at the resistor connected R I in series with the voltage conversion to the battery 3, the Zener voltage of the Zener diode ZD 3 the voltage comparator 8 is compared with a reference voltage,
When the charging current Io becomes larger than the limit current, the operation of the switching regulator 2 is stopped by the output of the comparator 8. In other words, draw a base current of the switching transistor Q 0 and the comparator 8 outputs a low level, are so as to stop the operation of the switching regulator 2.
（実施例７） 第12図及び第13図に関連発明のさらに他の実施例を示
す。本実施例は特定発明の第４実施例の思想を本関連発
明に適用したものであり、充電電流Ioは電位差Vin−Vo
で定まるので、充電電流Ioの限界は電位差Vin−Voで定
まる。従って、電源電圧VinからツエナダイオードZD4の
ツエナ電圧を引いた電圧Vo′を、充電電流Ioが限界レベ
ルに達する電圧とし、この電圧Vo′と電池電圧Voとを比
較して、電源電圧Voが大きいとき第13図に示すようにス
イッチングレギュレータ２の動作を停止するようにして
ある。(Embodiment 7) Figs. 12 and 13 show still another embodiment of the related invention. In this embodiment, the idea of the fourth embodiment of the specific invention is applied to the related invention, and the charging current Io is equal to the potential difference Vin−Vo.
Therefore, the limit of the charging current Io is determined by the potential difference Vin−Vo. Therefore, Tsu voltage minus the Zener voltage of Energizing diode ZD 4 Vo from the power source voltage Vin 'and the voltage charging current Io reaches a critical level, the voltage Vo' is compared with the battery voltage Vo and, the power supply voltage Vo When it is larger, the operation of the switching regulator 2 is stopped as shown in FIG.
［発明の効果］ 本発明は上述のように、直流電源をスイッチングレギ
ュレータを介して電池に供給し、スイッチングレギュレ
ータのトランスの２次巻線を直流電源に直列に接続し
て、トランスの２次巻線に誘起される電圧を直流電源の
電圧に加算して電池の充電を行う充電回路において、上
記直流電源の電圧が電池電圧より高い場合に電池のスイ
ッチングレギュレータへの接続及び切離しを継続的に行
うスイッチング手段をスイッチングレギュレータ出力と
電池との間に設けてあるので、スイッチ手段により一度
電池をスイッチングレギュレータから切り離してスイッ
チングレギュレータを動作させ、その出力に再び電池を
つないで電池電圧を上昇させて電池電圧を電源電圧に近
付け、トランスの２次巻線の逆バイアスをなくして、ス
イッチングレギュレータを継続動作させることができ、
このため電池電圧より電源電圧が高い場合にもスイッチ
ングレギュレータを発振させて大電流で電池を急速に充
電することができる。[Effects of the Invention] As described above, the present invention supplies a DC power supply to a battery via a switching regulator, and connects a secondary winding of a transformer of the switching regulator in series with the DC power supply, thereby forming a secondary winding of the transformer. In a charging circuit for charging a battery by adding a voltage induced in a line to a voltage of a DC power supply, when a voltage of the DC power supply is higher than a battery voltage, connection and disconnection of a battery to a switching regulator are continuously performed. Since the switching means is provided between the output of the switching regulator and the battery, the battery is once disconnected from the switching regulator by the switching means to operate the switching regulator, and the battery is connected to the output again to increase the battery voltage, thereby increasing the battery voltage. Closer to the power supply voltage, eliminating the reverse bias of the secondary winding of the transformer, The operating regulator can be operated continuously,
Therefore, even when the power supply voltage is higher than the battery voltage, the switching regulator can be oscillated to rapidly charge the battery with a large current.
また、関連発明にあっては、スイッチングレギュレー
タ出力を整流して電池に印加する出力ダイオード、及び
スイッチングレギュレータのトランスの２次巻線の抵抗
分の和よりも小さな抵抗値を有するダイオードを出力ダ
イオード及び２次巻線に並列に接続してあるので、電池
電圧よりも電源電圧が高い場合には並列接続されたダイ
オードを介して電池電圧と電源電圧との電位差による電
流を流して、２次巻線が逆バイアスされないようにで
き、このためスイッチングレギュレータを継続動作させ
ることができ、従って電池電圧より電源電圧が高い場合
にもスイッチングレギュレータを発振させて大電流で電
池を急速に充電することができる。Further, in the related invention, an output diode for rectifying the output of the switching regulator and applying the rectified output to the battery, and a diode having a resistance smaller than the sum of the resistances of the secondary windings of the transformer of the switching regulator are referred to as output diodes and When the power supply voltage is higher than the battery voltage, a current due to a potential difference between the battery voltage and the power supply voltage flows through the diode connected in parallel when the power supply voltage is higher than the battery voltage. Can be prevented from being reverse-biased, so that the switching regulator can be continuously operated. Therefore, even when the power supply voltage is higher than the battery voltage, the switching regulator can be oscillated to rapidly charge the battery with a large current.
第１図は特定発明の一実施例の回路図、第２図は同上と
従来例との充電特性の比較を示す特性図、第３図は他の
実施例の回路図、第４図はさらに他の実施例の回路図、
第５図は同上の特性図、第６図はさらに他の実施例の回
路図、第７図は同上の特性図、第８図は関連発明の一実
施例の回路図、第９図及び第10図は同上の特性図、第11
図は他の実施例の回路図、第12図はさらに他の実施例の
回路図、第13図は同上の特性図、第14図は従来例の回路
図、第15図はさらに他の従来例の回路図、第16図
（ａ），（ｂ）は夫々第14図回路の問題点の説明図、第
17図及び第18図は第14図回路の特性図である。 １は直流電源、２はスイッチングレギュレータ、３は電
池、４は発振回路、Ｔはトランス、L2は２次巻線、D0は
出力ダイオード、Ryはリレー、ｒは接点、V0は電池電
圧、Vinは電源電圧、D1はダイオードである。FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the specific invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing a comparison of charging characteristics between the above and the conventional example, FIG. 3 is a circuit diagram of another embodiment, and FIG. Circuit diagram of another embodiment,
5 is a characteristic diagram of the above embodiment, FIG. 6 is a circuit diagram of still another embodiment, FIG. 7 is a characteristic diagram of the above embodiment, FIG. 8 is a circuit diagram of an embodiment of the related invention, FIGS. Fig. 10 is the characteristic diagram of the above, Fig. 11
FIG. 12 is a circuit diagram of another embodiment, FIG. 12 is a circuit diagram of still another embodiment, FIG. 13 is a characteristic diagram of the above embodiment, FIG. 14 is a circuit diagram of a conventional example, and FIG. The circuit diagram of the example, FIGS. 16 (a) and (b) are explanatory diagrams of the problems of the circuit in FIG. 14, respectively.
17 and 18 are characteristic diagrams of the circuit of FIG. 1 DC power source, 2 is a switching regulator, 3 batteries, four oscillator, T is trans, L 2 is a secondary winding, D 0 is output diode, Ry relay, r is contact, V 0 is the battery voltage , Vin is the power supply voltage, D 1 is a diode.
Claims (2)
して電池に供給し、スイッチングレギュレータのトラン
スの２次巻線を直流電源に直列に接続して、トランスの
２次巻線に誘起される電圧を直流電源の電圧に加算して
電池の充電を行う充電回路において、上記直流電源の電
圧が電池電圧より高い場合に電池のスイッチングレギュ
レータへの接続及び切離しを継続的に行うスイッチング
手段をスイッチングレギュレータ出力と電池との間に設
けて成ることを特徴とする充電回路。1. A DC power supply is supplied to a battery via a switching regulator, a secondary winding of a transformer of the switching regulator is connected in series to the DC power supply, and a voltage induced in the secondary winding of the transformer is converted to DC. In a charging circuit for charging a battery by adding it to the voltage of a power supply, a switching means for continuously connecting and disconnecting the battery to and from a switching regulator when the voltage of the DC power supply is higher than the battery voltage includes a switching regulator output and a battery. And a charging circuit.
して電池に供給し、スイッチングレギュレータのトラン
スの２次巻線を直流電源に直列に接続して、トランスの
２次巻線に誘起される電圧を直流電源の電圧に加算して
電池の充電を行う充電回路において、上記スイッチング
レギュレータ出力を整流して電池に印加する出力ダイオ
ード、及びスイッチングレギュレータのトランスの２次
巻線の抵抗分の和よりも小さな抵抗値を有するダイオー
ドを出力ダイオード及び２次巻線に並列に接続して成る
ことを特徴とする充電回路。2. A DC power supply is supplied to a battery via a switching regulator, and a secondary winding of a transformer of the switching regulator is connected in series to the DC power supply, and a voltage induced in the secondary winding of the transformer is converted to a DC voltage. In a charging circuit for adding a voltage to a power supply to charge a battery, an output diode for rectifying the output of the switching regulator and applying the rectified output to the battery, and a resistance smaller than a sum of resistances of a secondary winding of a transformer of the switching regulator. A charging circuit comprising a diode having a value connected in parallel to an output diode and a secondary winding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP599688A JP2634419B2 (en) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | Charging circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP599688A JP2634419B2 (en) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | Charging circuit |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH01185136A JPH01185136A (en) | 1989-07-24 |
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|---|---|---|---|---|
| US7830113B2 (en) | 2006-11-28 | 2010-11-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, communication system, and method of charging the semiconductor device |
-
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- 1988-01-14 JP JP599688A patent/JP2634419B2/en not_active Expired - Fee Related
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